WO2023075639A1 - Авиационный сайдстик - Google Patents

Авиационный сайдстик Download PDF

Info

Publication number
WO2023075639A1
WO2023075639A1 PCT/RU2022/000241 RU2022000241W WO2023075639A1 WO 2023075639 A1 WO2023075639 A1 WO 2023075639A1 RU 2022000241 W RU2022000241 W RU 2022000241W WO 2023075639 A1 WO2023075639 A1 WO 2023075639A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
sphere
sidestick
segment
handle
inner cylinder
Prior art date
Application number
PCT/RU2022/000241
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Евгений Алексеевич НЕСМЕЕВ
Original Assignee
Евгений Алексеевич НЕСМЕЕВ
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from RU2021127270A external-priority patent/RU2784990C1/ru
Application filed by Евгений Алексеевич НЕСМЕЕВ filed Critical Евгений Алексеевич НЕСМЕЕВ
Publication of WO2023075639A1 publication Critical patent/WO2023075639A1/ru

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64C—AEROPLANES; HELICOPTERS
    • B64C13/00—Control systems or transmitting systems for actuating flying-control surfaces, lift-increasing flaps, air brakes, or spoilers
    • B64C13/02—Initiating means
    • B64C13/04—Initiating means actuated personally
    • B64C13/06—Initiating means actuated personally adjustable to suit individual persons
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05G—CONTROL DEVICES OR SYSTEMS INSOFAR AS CHARACTERISED BY MECHANICAL FEATURES ONLY
    • G05G9/00—Manually-actuated control mechanisms provided with one single controlling member co-operating with two or more controlled members, e.g. selectively, simultaneously
    • G05G9/02—Manually-actuated control mechanisms provided with one single controlling member co-operating with two or more controlled members, e.g. selectively, simultaneously the controlling member being movable in different independent ways, movement in each individual way actuating one controlled member only
    • G05G9/04—Manually-actuated control mechanisms provided with one single controlling member co-operating with two or more controlled members, e.g. selectively, simultaneously the controlling member being movable in different independent ways, movement in each individual way actuating one controlled member only in which movement in two or more ways can occur simultaneously
    • G05G9/047—Manually-actuated control mechanisms provided with one single controlling member co-operating with two or more controlled members, e.g. selectively, simultaneously the controlling member being movable in different independent ways, movement in each individual way actuating one controlled member only in which movement in two or more ways can occur simultaneously the controlling member being movable by hand about orthogonal axes, e.g. joysticks
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05G—CONTROL DEVICES OR SYSTEMS INSOFAR AS CHARACTERISED BY MECHANICAL FEATURES ONLY
    • G05G9/00—Manually-actuated control mechanisms provided with one single controlling member co-operating with two or more controlled members, e.g. selectively, simultaneously
    • G05G9/02—Manually-actuated control mechanisms provided with one single controlling member co-operating with two or more controlled members, e.g. selectively, simultaneously the controlling member being movable in different independent ways, movement in each individual way actuating one controlled member only
    • G05G9/04—Manually-actuated control mechanisms provided with one single controlling member co-operating with two or more controlled members, e.g. selectively, simultaneously the controlling member being movable in different independent ways, movement in each individual way actuating one controlled member only in which movement in two or more ways can occur simultaneously
    • G05G9/047—Manually-actuated control mechanisms provided with one single controlling member co-operating with two or more controlled members, e.g. selectively, simultaneously the controlling member being movable in different independent ways, movement in each individual way actuating one controlled member only in which movement in two or more ways can occur simultaneously the controlling member being movable by hand about orthogonal axes, e.g. joysticks
    • G05G9/053—Manually-actuated control mechanisms provided with one single controlling member co-operating with two or more controlled members, e.g. selectively, simultaneously the controlling member being movable in different independent ways, movement in each individual way actuating one controlled member only in which movement in two or more ways can occur simultaneously the controlling member being movable by hand about orthogonal axes, e.g. joysticks the controlling member comprising a ball

Definitions

  • Aviation sidestick is a device consisting of a body, a handle with programmable buttons and a scroll wheel, a fixed base and a mechanism located under the fixed base.
  • the device can be used to control various manned and unmanned vehicles, including flying, ground, underwater, to control spacecraft in outer space.
  • the device can be used to control computer games.
  • the device performs similar functions as the well-known joystick design, for example, as described in US4870389A, as well as known sidestick designs described in patents: US5149023A, GB2484830A, US9051836B2, US9056675B2, US9067672B2, US9405312B2.
  • Figure 1 shows a schematic representation of the device in section, where:
  • 1 - handle with programmable keys and scroll wheel keyboards and scroll wheel are not marked on the figures, hereinafter: handle
  • 2 - main bracket 3 - printed circuit board with electronic components (hereinafter: board) and 15 optical sensor
  • 4 - sphere 5 - stepper motor
  • 6 - threaded sleeve 7 - solenoids with ball bearings (hereinafter: solenoids)
  • 8 - outer cylinder 9 - inner cylinder
  • 10 - bottom bracket 11 - device body (hereinafter: body), 12 - sphere segment, 13 - bracket mobility sector, 14 - gap, 15 - optical sensor, 16 - screw, 21 - solenoid core, 22 - solenoid window, 31 partition, 33 - main bracket window (hereinafter: window), 34 - focus sphere segment, 35 - common imaginary axis of the sphere and sphere segment (hereinafter: axis), 36 •• middle bracket, 37 - lath.
  • the center of the sphere is not indicated on
  • the focus of the sphere segment 34 is the center of an imaginary sphere, part of which is used to create the “sphere segment” figure.
  • wires 17 - corrugated structure, 18 - the first electrical connector, 19 - the second electrical connector, 20 - electrical wires (hereinafter: wires).
  • Figures 4, 5 and 6 show design options for the compensating mechanism for adjusting the gap 14:
  • Figure 7 which also shows a section of the device, where 1 is a handle with programmable keys and a scroll wheel (keys and a scroll wheel are not indicated in the figures, hereinafter referred to as the handle), 2 is the main bracket, 3 is a printed circuit board with electronic components (hereinafter: board ) and 15 optical sensor, 4 - sphere, 5 - stepper motor, 6 - threaded sleeve, 7 - solenoids with ball bearings (hereinafter: solenoids), 8 - outer cylinder, 9 - inner cylinder, 10 - bottom bracket, 11 - device body (hereinafter: body), 12 - sphere segment, 13 - bracket mobility sector, 14 - gap, 15 - optical sensor, 16 - screw, 21 - solenoid core, 22 - solenoid window, 31 partition, 33 - main window bracket (hereinafter: window), 34 - focus of the sphere segment, 35 - common imaginary axis of the sphere and sphere segment (hereinafter: axis
  • the device ( Figure 1 and Figure 7) consists of a body 11, a handle 1, a main bracket 2, which can consist of two parts, upper and lower (not shown in the figures) and a compensating mechanism located inside the body 11, which automatically adjusts the gap 14 , consisting of a stepper motor 5, a screw 16 and a threaded bushing 6, which serve to adjust the gap 14 by moving up or down the inner cylinder 9, as well as the board 3 inside it with an optical sensor 15 installed on it, spheres 4, in which the lower end of the main bracket 2 and the lower bracket 10, in which, using a ball joint, the cores of the solenoids 21 are fixed. Also in the design there is a screw 16, a threaded bushing 6, solenoids 7 fixed by a ball joint on the middle bracket 36.
  • the gap 14 between the segment of the sphere 12 and the handle 1 is indicated the gap 14 between the segment of the sphere 12 and the handle 1 , the size of which can vary and range from 4 to 15 mm, depending on the size of the user's hand.
  • Other structural elements are also shown - the sector of mobility of the bracket 13 in the form of a cutout in the segment of the sphere 12 and in the body 1, the outer cylinder 8, rigidly connected to the body 1, in which the movable inner cylinder 9 is installed, which is rigidly attached to the middle bracket 36 with the help of strips 37.
  • a corrugated structure 17 (figure 3) can be used, in the sockets of which electrical connectors are built: the first electrical connector 18 and the second electrical connector 19, which are interconnected by wires 20, laid in the body of the material from which the corrugated structure is made.
  • each socket can have several electrical connectors, or the circumference of each socket can be a solid connector. That is, the wires coming out of the handle 1 end with a connector (not shown), which is connected to the first electrical connector 18 located on the socket of the corrugated structure 17, and the second electrical connector 19 is connected to the connector installed on the housing 11 (not shown). In this way, reliable contact is made between different sections of the electrical circuit through a flexible corrugated structure.
  • Figures 4, 5 and 6 show examples of possible variants of the mechanism for moving the inner cylinder 9 with which the gap 14 is adjusted. indicated), with which spur gears 28 are engaged, driven by a stepper motor 5.
  • the inner cylinder 9 moves up or down.
  • Figure 5 shows the mechanism for moving the inner cylinder 9 by means of a worm shaft 24 which rotates a threaded ring 30 embedded between the outer cylinder 8 and the inner cylinder 9, having a threaded engagement with it.
  • the inner cylinder 9 does not rotate due to the guide grooves 25 and the guide lugs 32.
  • the figure 6 shows a mechanism for moving the inner cylinder 9 relative to the outer cylinder 8 using a large gear 26, a small gear 29, a stepper motor 5, a screw 16 and a sleeve 6.
  • a large gear 26 a small gear 29, a stepper motor 5, a screw 16 and a sleeve 6.
  • both spur and helical gears can be used.
  • Aviation sidestick can be made for both the left and right hand of the user. This description presents a variant of the device for the right hand.
  • the presented design of the aviation sidestick has significant differences and is devoid of its shortcomings, namely: in the presented design of the aviation sidestick, the gap between the handle and the segment of the sphere 12 can be adjusted both with the help of the main bracket 2 equipped for this possibility with its own screw and a stepper motor, and with a compensating mechanism installed in the device case, but in the description of the submitted application for the invention and the figures show the design of an aircraft sidestick in which the gap 14 is regulated only by a compensating mechanism.
  • the aviation sidestick works as follows: the user connects the device to the power supply and after that the computing device, guided by the embedded program, sends electronic signals to the stepper motor of the compensating mechanism and the solenoids of the feedback mechanism that set the handle 1 to the desired height above the sphere segment 12 at the position of the origin, which may be located in the center of the segment of the sphere 12 or in its other place, depending on the settings.
  • the user holding the handle 1 with the edge of the bent palm, touches the segment of the sphere 12 made of slippery material, and the sliding of the edge of the user's palm when moving the handle 1 is carried out due to the gap 14, which in any part of the segment of the sphere 12 should remain unchanged.
  • the main bracket 2 connects the handle 1 and the sphere 4 located in the inner cylinder 9 due to the presence of the window 33.
  • the center of the sphere 4 and the focus of the sphere segment 34, as well as their radii do not coincide and are located on the same axis 35, but the user, whose palm edge touches the sphere segment 12 when moving the handle, does not feel any discomfort due to a decrease or increase gap 14. This result allows a compensating mechanism located inside the housing 11.
  • outer cylinder 8 is rigidly fixed in housing 11, inside which is placed inner cylinder 9 containing sphere 4, bottom bracket 10 and board 3 with optical sensor 15.
  • Inner cylinder 9 is in sliding contact with outer cylinder 8 and have between the guide grooves 25 and the guide protrusions 32, which protect the inner cylinder 9 from rotation.
  • the inner cylinder 9 on the lower side has a partition 31 on which a threaded sleeve 6 is installed, which has a threaded connection with the screw 16 of the stepper motor 5.
  • the optical sensor 15 located on the board 3 receives information from the surface of the sphere 4 and transfers it to the board 3, where the computing unit is located, which, in accordance with the software algorithm, determines the angle, speed and direction of rotation of the sphere 4 relative to the optical sensor 15.
  • the computing unit based on the received data and the installed software sends signals to the stepper motor 5, which, by rotating the screw 16, moves the inner cylinder 9 up or down, together with the structural elements located in it, with the middle bracket 36 fixed on it with the help of strips 37, thereby amending the changing gap 14 between the handle 1 and the sphere segment 12.
  • the cores of the solenoids are installed in the solenoids 7, which also have a ball joint with the middle bracket 36.
  • the board 3, the optical sensor 15, the sphere 4, the solenoids 7, the cores of the solenoids 21 , the inner cylinder 9 and the middle bracket 36 attached to it are all elements of a movable compensating mechanism.
  • a variant of the design of the compensating mechanism is possible in which there is no strap 37 and the middle bracket 36, and the solenoids 7 have a ball-and-socket joint with a static body 11.
  • This option is possible when using software that will be able to take into account the operation of the solenoids without being tied to the coordinate system of the compensating mechanism, where when moving the compensating mechanism up or down, each of the solenoids 7 will work in its own coordinate system.
  • This principle can also be applied to adjust gap 14 in an aircraft sidestick design when the center of sphere 4 and the focus of sphere segment 34 coincide (as in US Pat. No. 2,730,081).
  • the user himself before starting to use the sidestick, the user himself can adjust the gap 14, for example: by rotating the potentiometer, or before using the sidestick, the user connects to it a flash card containing information about the size of the user's hand, which was saved by him earlier during setting devices. Information from the flash card is transmitted to the computing unit and after that the device itself, on the basis of the data received and with the help of a stepper motor of the compensating mechanism, sets the necessary parameters by moving the inner cylinder 9 up or down.
  • a mechanism ( Figure 4) is possible for moving the inner cylinder 9 to adjust the gap 14 using stepper motors installed in the windows (not shown) of the outer cylinder 8 and gear racks 23 having a rigid connection with the inner cylinder 9, as well as stepper motors driving spur gears 28.
  • Figure 6 It is also possible ( Figure 6) to move the inner cylinder 9 to adjust the gap 14, where the stepper motor 5, through the small gear 29, rotates the large gear 26 installed below the cylinder 9, which is connected to it by means of a threaded bushing 6 and a gear screw 27.
  • the design of the aircraft sidestick may include several stepper motors.
  • a bevel gear (not shown in the figures) can be used kinematically connected at an angle with another bevel gear driven by a stepper motor.
  • toothed belts and toothed pulleys (not shown in the figures) can be used.
  • the figures show a version of the aircraft sidestick with the main bracket 2 located in front of it, but in addition to this option, it is also possible to place the main bracket on the right or left side of the device handle.

Abstract

Авиационный сайдстик - это устройство которое может применяться для управления различной пилотируемой и беспилотной техникой, в т.ч., летающей, наземной, подводной, для управления космическими аппаратами в космическом пространстве и для управления в компьютерных играх состоит из корпуса, рукоятки с кнопками и колесом прокрутки, кронштейна, компенсирующего механизма, неподвижного основания в виде сегмента сферы и механизма осуществляющего имитацию обратной связи находящейся под компенсирующим механизмом, при этом геометрический центры сферы и фокус сегмента сферы не совпадают, но находятся на одной оси.

Description

Авиационный сайдстик
Авиационный сайдстик (далее: устройство) — это устройство состоящее из корпуса, рукоятки с программируемыми кнопками и колесом прокрутки, неподвижного основания и механизма находящейся под неподвижным основанием. Устройство может применяться для управления различной пилотируемой и беспилотной техникой, в т.ч., летающей, наземной, подводной, для управления космическими аппаратами в космическом пространстве. Помимо этого, устройство может применяться для управления в компьютерных играх.
Устройство выполняет аналогичные функции как у известной конструкции джойстика, например как описано в патенте US4870389A, а также как у известных конструкций сайдстиков описанных в патентах: US5149023A, GB2484830A, US9051836B2, US9056675B2, US9067672B2, US9405312B2.
Все эти устройства объединяют несколько недостатков, которые затрудняют контроль при их использовании - это большое расстояние между рукояткой и осью вращения, как в патенте US5149023A, или недостаточное количество степеней свободы как в патенте US9051836B2.
Наиболее близким аналогом является патент RU2730081, но у этой конструкции есть проблема с кривизной опорного полусферического основания. Это может выражаться в трудности масштабирования конструкции. То есть, чем меньше размер полусферического основания, тем больше его кривизна, что может затруднить его использование. Но с другой стороны, чем будет большим полусферическое основание, тем большим должен быть кронштейн, соединяющий рукоятку и сферу. Это также может затруднить использование устройства.
Представляемая конструкция авиационного сайдстика лишена этих недостатков. Это представлено фигурами:
Фигура 1, представлено схематичное изображение устройства в разрезе, где:
1 - рукоятка с программируемыми клавишами и колесом прокрутки (клавиши и колесо прокрутки на фигурах не обозначены, далее: рукоятка), 2 - главный кронштейн, 3 - печатная плата с электронными компонентами (далее: плата) и 15 оптическим сенсором, 4 - сфера, 5 - шаговый двигатель, 6 - втулка с резьбой, 7 - соленоиды с шаровыми подшипниками(далее:соленоиды), 8 - внешний цилиндр, 9 - внутренний цилиндр, 10 - нижний кронштейн, 11 - корпус устройства (далее: корпус), 12 - сегмент сферы, 13 - сектор подвижности кронштейна, 14 - зазор, 15 - оптический сенсор, 16 - винт, 21 - сердечник соленоида, 22 - окно для соленоида, 31 перегородка, 33 - окно главного кронштейна (далее: окно), 34 - фокус сегмента сферы , 35 - общая воображаемая ось сферы и сегмента сферы (далее: ось), 36 •• средний кронштейн, 37 - планка. Пояснение: центр сферы на фигурах не обозначен и надо учитывать, что подразумевается геометрический центр сферы 4.
Пояснение: фокус сегмента сферы 34 - это центр воображаемой сферы часть которой используется для создания фигуры “сегмент сферы”.
Фигура 2, где показан внешний вид устройства:
1 - рукоятка, 2 - главный кронштейн, 11 - корпус, 12 - сегмент сферы, 13 - сектор подвижности кронштейна.
Фигура 3, где
17 - гофрированная конструкция, 18 - первый электрический разъем, 19 - второй электрический разъем, 20 - электрические провода (далее: провода).
На фигурах 4, 5 и 6 показаны варианты конструкции компенсирующего механизма для регулирования зазора 14:
Фигура 4, где
5 - шаговый двигатель, 28 - прямозубая шестерня, 23 - зубчатая планка, 9 - внутренний цилиндр, 8 - внешний цилиндр. Пояснение: могут использоваться как прямозубые, так и косозубые шестерни.
Фигура 5, где
8 - внешний цилиндр, 9 - внутренний цилиндр, 24 - червячный вал, 25 - направляющая канавка, 30 - резьбовое кольцо, 32 - направляющий выступ. Фигура 6, где
5 - шаговый двигатель, 6 - втулка резьбой, 26 - большая шестерня, 9 - внутренний цилиндр, 8 - внешний цилиндр, 29 - малая шестерня, 27 - винт шестерни.
Фигура 7, где также представлен разрез устройства, где 1 - рукоятка с программируемыми клавишами и колесом прокрутки (клавиши и колесо прокрутки на фигурах не обозначены, далее: рукоятка), 2 - главный кронштейн, 3 - печатная плата с электронными компонентами (далее: плата) и 15 оптическим сенсором, 4 - сфера, 5 - шаговый двигатель, 6 - втулка с резьбой, 7 - соленоиды с шаровыми подшипниками(далее:соленоиды), 8-внешний цилиндр, 9 - внутренний цилиндр, 10 - нижний кронштейн, 11 - корпус устройства (далее: корпус), 12 - сегмент сферы, 13 - сектор подвижности кронштейна, 14 - зазор, 15 - оптический сенсор, 16 - винт, 21 - сердечник соленоида, 22 - окно для соленоида, 31 перегородка, 33 - окно главного кронштейна (далее: окно), 34 - фокус сегмента сферы, 35 - общая воображаемая ось сферы и сегмента сферы (далее: ось), 36 - средний кронштейн, 37 - планка.
Устройство (Фигура 1 и Фигура 7) состоит из корпуса 11, рукоятки 1, главного кронштейна 2, который может состоять из двух частей, верхней и нижней (на фигурах не обозначены) и компенсирующего механизма, расположенного внутри корпуса 11 , осуществляющего автоматическую подстройку зазора 14, состоящего из шагового двигателя 5, винта 16 и втулки с резьбой 6, служащих для возможности регулирования зазора 14, за счет перемещения вверх или вниз внутреннего цилиндра 9, а также находящихся внутри него платы 3 с установленным на ней оптическим сенсором 15, сферы 4, в которой закреплен нижний конец главного кронштейна 2 и нижний кронштейн 10, в котором, с использованием шарового шарнира закреплены сердечники соленоидов 21. Также в конструкции имеются винт 16, втулка с резьбой 6, соленоиды 7 закрепленные шаровым шарниром на среднем кронштейне 36. Также на фигуре 1 обозначен зазор 14 между сегментом сферы 12 и рукояткой 1 , размер которого может меняться и составлять от 4, до 15 мм, в зависимости от размера руки пользователя. Также показаны другие элементы конструкции - сектор подвижности кронштейна 13 в виде выреза в сегменте сферы 12 и в корпусе 1 , внешний цилиндр 8, жестко соединенный с корпусом 1 в котором установлен подвижный внутренний цилиндр 9 имеющий жесткое крепление с средним кронштейном 36 при помощи планок 37. Кроме того, при соединении с помощью проводов проложенных от кнопок (на фигурах не обозначены) рукоятке 1 к плате 3, может применяться гофрированная конструкция 17 (фигура 3), в раструбы которой встроены электрические разъемы: первый электрический разъем 18 и второй электрический разъем 19, которые соединяются между собой проводами 20, проложенными в теле материала из которого изготовлена гофрированная конструкция. Причем, на каждом раструбе может быть по несколько электрических разъемов или окружность каждого раструба может представлять из себя сплошной разъем. Т.е., провода выходящие из рукоятки 1 заканчиваются разъемом (не показано), который подключается к первому электрическому разъему 18 расположенному на раструбе гофрированной конструкции 17, а второй электрический разъем 19 подключается к разъему установленному на корпусе 11 (не показано). Таким образом осуществляется надежный контакт между разными участками электрической цепи через гибкую гофрированную конструкцию.
На фигурах 4, 5 и 6 изображены примеры возможных вариантов механизма перемещения внутреннего цилиндра 9 с помощью которого осуществляется регулировка зазора 14. Так на фигуре 4, показан пример механизма с зубчатыми рейками 23 установленными по бокам внутреннего цилиндра 9, в вырезах внешнего цилиндра 8 (не обозначено), с которыми производится зацепление прямозубых шестерен 28 приводящимися во вращение от шагового двигателя 5. Таким образом осуществляется перемещение внутреннего цилиндра 9 вверх или вниз .
На фигуре 5 показан механизм перемещения внутреннего цилиндра 9 при помощи червячного вала 24, который вращает резьбовое кольцо 30, встроенное между внешним цилиндром 8 и внутренним цилиндром 9, имеющее с ним резьбовое зацепление. При этом внутренний цилиндр 9 не проворачивается за счет направляющих канавок 25 и направляющих выступов 32.
На фигуре 6 показан механизм для перемещения внутреннего цилиндра 9 относительно внешнего цилиндра 8 при помощи большой шестерни 26, малой шестерни 29, шагового двигателя 5, винта 16 и втулки 6. В этом варианте механизма могут быть применены как прямозубые так и косозубые шестерни.
Авиационный сайдстика может быть изготовлен как для левой, так и для правой руки пользователя. В данном описании представлен вариант устройства для правой руки.
В отличии от конструкции представленной в патенте RU2730081 , представляемая конструкция авиационного сайдстика имеет значительные отличия и лишена ее недостатков, а именно: в представленной конструкции авиационного сайдстика регулирование зазора между рукояткой и сегментом сферы 12 может производиться как с помощью главного кронштейна 2 оборудованного для осуществления такой возможности собственным винтом и шаговым двигателем, так и компенсирующим механизмом, установленным в корпусе устройства, но в описании представленной заявки на изобретение и на фигурах показана конструкция авиационного сайдстика в которой регулирование зазора 14 осуществляется только компенсирующим механизмом. Еще одно отличие состоит в возможности применения в конструкции сегмента сферы 12 большего радиуса, без обязательного совмещения его фокуса сегмента сферы 34 и центра сферы 4 установленной в цилиндре 9 (в отличии от решения приведенного в патенте RU2730081, где центры сферы и полусферического основания обязаны совпадать), с сохранением вертикальной соосности центра сферы 4 и фокуса сегмента сферы 34. Пояснение: полусферическое основание-это термин из приведенного в качестве аналога патента RU2730081. Применение сегмента сферы 12 большого радиуса позволяет сделать ее поверхность предназначенную для опоры руки пользователя удерживающего рукоятку 1 более ровной, что в значительной степени повышает возможности устройства в точности управления различным оборудованием при его использовании.
Авиационный сайдстик, работает следующим образом: пользователь подключает устройство к электрическому питанию и после этого вычислительное устройство руководствуясь заложенной программой посылает электронные сигналы шаговому двигателю компенсирующего механизма и соленоидам механизма обратной связи которые устанавливают рукоятку 1 на нужную высоту над сегментом сферы 12 в положении начала координат, которое может находиться в центре сегмента сферы 12 или в ином ее месте, в зависимости от установленных настроек. После чего, пользователь рукой удерживая рукоятку 1 ребром согнутой ладони касается сегмента сферы 12 изготовленного из скользкого материала, причем, скольжение ребра ладони пользователя при перемещении рукоятки 1 осуществляется благодаря зазору 14, который на любом участке сегмента сферы 12 должен оставаться неизменным. При этом главный кронштейн 2 соединяет рукоятку 1 и сферу 4 расположенную во внутреннем цилиндре 9 благодаря наличию окна 33.
Причем, центр сферы 4 и фокус сегмента сферы 34, а также их радиусы не совпадают и располагаются на одной оси 35, но при этом пользователь, ребро ладони которого при перемещении рукоятки касается сегмента сферы 12, не ощущает никакого дискомфорта из-за уменьшения или увеличения зазора 14. Получить такой результат позволяет компенсирующий механизм расположенный внутри корпуса 11.
Компенсирующий механизм работает следующим образом: в корпусе 11 жестко закреплен внешний цилиндр 8, внутри которого размещен внутренний цилиндр 9, содержащий сферу 4 , нижний кронштейн 10 и плату 3 с оптическим сенсором 15. Внутренний цилиндр 9 находится с внешним цилиндром 8 в скользящем соприкосновении и имеют между собой направляющие канавки 25 и направляющие выступы 32, предохраняющие внутренний цилиндр 9 от проворота. Внутренний цилиндр 9 с нижней стороны имеет перегородку 31 на которой установлена втулка с резьбой 6, имеющая резьбовое соединение с винтом 16 шагового двигателя 5. При перемещении рукоятки 1 , оптический сенсор 15, расположенный на плате 3, получает информацию с поверхности сферы 4 и передает ее на плату 3, где располагается вычислительный блок, который в соответствии с программным алгоритмом определяет угол, скорость и направление поворота сферы 4 относительно оптического сенсора 15. Вычислительный блок, на основании полученных данных и установленному программному обеспечению отправляет сигналы на шаговый двигатель 5 который вращая винт 16 передвигает внутренний цилиндр 9 вверх или вниз вместе с находящимися в нем элементами конструкции с закрепленным на нем при помощи планок 37 средним кронштейном 36, тем самым внося поправки в меняющийся зазор 14 между рукояткой 1 и сегментом сферы 12. Уточнение: при перемещении рукоятки 1 , при неработающем компенсирующем механизме зазор 14 будет меняться, т.к., центр сферы 4 и фокус сегмента сферы 34 не совпадают. Ниже сферы 4 расположены соленоиды 7 и сердечники соленоидов 21, служащие для осуществления имитации обратной связи сайдстика с управляющими поверхностями летательного аппарата, на которые вычислительное устройство летательного аппарата (не показано) подает электрическое напряжение изменяемое им в зависимости от программного обеспечения и условий полета. То есть, компенсирующий механизм, за счет жестко закрепленных на внутреннем цилиндре 9 также несет на себе почти весь механизм осуществления имитации обратной связи включая соленоиды 7, планки 37, средний кронштейн 36. Сердечники соленоидов 21 соединены со сферой 4 через нижний кронштейн 10, имеющие с ним шаровое соединение. Сердечники соленоидов установлены в соленоидах 7, которые также имеют шаровое соединение с средним кронштейном 36. Для работы соленоидов 7 во внутреннем цилиндре 9 имеются окна для соленоидов 22. Таким образом, плата 3, оптический сенсор 15, сфера 4, соленоиды 7, сердечники соленоидов 21 , внутренний цилиндр 9 и прикрепленный к нему средний кронштейн 36 - все это элементы подвижного компенсирующего механизма. Однако, возможен вариант конструкции компенсирующего механизма в котором отсутствует планки 37 и средний кронштейн 36, а соленоиды 7 имеют шаровое шарнирное соединение с статичним корпусом 11. Этот вариант возможен при применении программного обеспечения которое будет способно учитывать работу соленоидов без привязки к системе координат компенсирующего механизма, где при перемещении компенсирующего механизма вверх или вниз каждый из соленоидов 7 будет работать в собственной системе координат. Этот принцип также может применяться для регулирования зазора 14 в конструкции авиационного сайдстика когда центр сферы 4 и фокус сегмента сферы 34 совпадают (как в патенте № 2730081). При этом варианте, перед началом использования сайдстика пользователь сам может регулировать зазор 14, например: с помощью вращения потенциометра, либо перед началом использования сайдстика пользователь подключает к нему флеш карту с содержащейся на ней информацией о размере руки пользователя, которая была сохранена им ранее при настройке устройства. Информация с флешкарты передается на вычислительный блок и после этого устройство само на основании полученных данных и при помощи шагового двигателя компенсирующего механизма устанавливает нужные параметры перемещая внутреннего цилиндр 9 вверх или вниз.
Для уменьшения высоты устройства возможен механизм (Фигура 4) перемещения внутреннего цилиндра 9 для регулировки зазора 14 при помощи шаговых двигателей установленных в окнах (не показаны) внешнего цилиндра 8 и зубчатых реек 23, имеющих жесткое соединение с внутренним цилиндром 9, а также шаговых двигателях приводящих во вращение прямозубые шестерни 28.
Помимо этого возможен способ (Фигура 5) перемещения внутреннего цилиндра 9 вверх или вниз, для регулирования зазора 14 при помощи резьбового кольца 30 имеющее винтовое соединение с внутренним цилиндром 9 и нарезы (не обозначены) с внешней стороны для зацепления с червячным валом 24 приводимым в движение шаговым двигателем 5. При вращении червячного вала 24, через винтовое соединение приводится в движение резьбовое кольцо 30, которое при помощи винтового соединения с внутренним цилиндром 9 двигает его вверх или вниз в зависимости от того в какую сторону вращается червячный вал 24.
Также возможен механизм (Фигура 6) перемещения внутреннего цилиндра 9 для регулирования зазора 14, где шаговый двигатель 5 , через малую шестерню 29 вращает большую шестерню 26, установленную ниже цилиндра 9, имеющую с ним соединение при помощи втулки с резьбой 6 и винта шестерни 27. В этом варианте механизма, а также вариантах показанных на фигуре 5 и фигуре 6, конструкция авиационного сайдстика может включать в себя несколько шаговых двигателей. Также в этом варианте вместо большой шестерни 29, может применяться коническая шестерня (на фигурах не показана) кинематически соединенная под углом с другой конической шестерней приводимой от шагового двигателя. Помимо этого, в приводе компенсирующего механизма, для регулирования зазора 14, вместо шестерен может быть применены зубчатые ремни и зубчатые шкивы (на фигурах не показаны).
Таким образом существует несколько способов регулирования зазора 14 при несовпадении центра сферы 4 и фокуса сегмента сферы 34 устройства.
На фигурах представлен вариант авиационного сайдстика с передним к расположенным главного кронштейна 2, но помимо этого варианта также возможно размещение главного кронштейна с правой или с левой стороны рукоятки устройства.

Claims

Формула изобретения
Авиационный сайдстик, содержащий корпус, рукоятку с программируемыми кнопками и колесом прокрутки, регулируемый по высоте кронштейн, сферу, вычислительное устройство, оптический сенсор и неподвижный сегмент сферы, изготовленный из скользкого материала, а также механизм осуществляющий имитацию обратной связи, находящийся под основанием, отличается тем, что центр сферы, фокус сегмента сферы и радиусы сфер не совпадают и расположены на общей воображаемой оси, внутри корпуса расположен компенсирующий механизм, состоящий неподвижного внешнего цилиндра и подвижного внутреннего цилиндра, винта и втулки с резьбой, шагового двигателя, а также шестерен и зубчатых реек или червячного вала и поворотного резьбового кольца, или шестерни и малой шестерни, или зубчатых шкивов и зубчатых ремней, при этом авиационный сайдстик содержит гофрированную конструкцию с размещенными на ее раструбах электрическими разъемами, соединенными между собой электрическими проводами проложенными в теле ее материала, а средний кронштейн механизма обратной связи жестко соединен с компенсирующим механизмом.
7
PCT/RU2022/000241 2021-10-27 2022-07-27 Авиационный сайдстик WO2023075639A1 (ru)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2021127270A RU2784990C1 (ru) 2021-10-27 Авиационный сайдстик
RU2021127270 2021-10-27

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2023075639A1 true WO2023075639A1 (ru) 2023-05-04

Family

ID=86160160

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/RU2022/000241 WO2023075639A1 (ru) 2021-10-27 2022-07-27 Авиационный сайдстик

Country Status (1)

Country Link
WO (1) WO2023075639A1 (ru)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS58105316A (ja) * 1981-12-17 1983-06-23 Kojima Press Co Ltd 車両用自動変速機のシフトレバ−装置
US20100057307A1 (en) * 2008-09-03 2010-03-04 Caterpillar Inc. Electrically adjustable control interface
DE102011119946A1 (de) * 2011-12-01 2013-06-06 Liebherr-Aerospace Lindenberg Gmbh Stellvorrichtung zum Positionieren eines Bauelements
RU2730081C1 (ru) * 2020-02-05 2020-08-17 Евгений Алексеевич Несмеев Устройство для управления

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS58105316A (ja) * 1981-12-17 1983-06-23 Kojima Press Co Ltd 車両用自動変速機のシフトレバ−装置
US20100057307A1 (en) * 2008-09-03 2010-03-04 Caterpillar Inc. Electrically adjustable control interface
DE102011119946A1 (de) * 2011-12-01 2013-06-06 Liebherr-Aerospace Lindenberg Gmbh Stellvorrichtung zum Positionieren eines Bauelements
RU2730081C1 (ru) * 2020-02-05 2020-08-17 Евгений Алексеевич Несмеев Устройство для управления

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5490784A (en) Virtual reality system with enhanced sensory apparatus
CN107223104B (zh) 多足机器人
US20190209918A1 (en) Gyroscopic apparatuses and methods of using same
US3028126A (en) Three axis controller
EP3536297A1 (en) Wearable assistive device that efficiently delivers assistive force
KR101596943B1 (ko) 복수 인원 탑승용 회전식 시뮬레이터 및 그를 사용한 원형 구조 시뮬레이션 시스템
EP2846322A1 (en) Motion simulator
US4947701A (en) Roll and pitch palm pivot hand controller
CN1370613A (zh) 遥控的玩具滑板装置
CA2752649A1 (en) Mouse
US20210059887A1 (en) Upper limb exercise apparatus and control method therefor
US20100253627A1 (en) Motorized Mouse
RU2784990C1 (ru) Авиационный сайдстик
WO2023075639A1 (ru) Авиационный сайдстик
US10625115B2 (en) Lower back exercise apparatus
US20210186802A1 (en) Foot massage apparatus
KR20150131722A (ko) 전방향 트레드밀
US20230356809A1 (en) Steerable hydrofoil watercraft
RU2658139C1 (ru) Игровой контроллер
KR20170099288A (ko) 플라이 버드 가상 체험 장치
CN216021415U (zh) 激光辅助定位装置及激光辅助定位系统
AU2003204243B2 (en) Motion simulator
WO2021080532A1 (en) A new generation dual-handle steering console for tracked military vehicles
CN110384602B (zh) 上肢康复训练机器人
CN207306867U (zh) 一种护眼仪

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 22887783

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1